Штучні алмази (27 фото): як вирощують синтетичні алмази? Історія їх отримання

Алмази виділяються унікальною щільністю структури, що дозволяє каменю витримувати великі навантаження і високі температури. Ця властивість застосовується при космічних дослідженнях і розробках, у виробництві медичних приладів і точних годин, ядерної промисловості. Після ограновування красивий мінерал перетворюється в діамант, який високо оцінюється ювелірами. Сучасні технології дозволяють створити його в штучних умовах, знижуючи ціну без втрати якості.

Для активного використання в промисловому масштабі штучні алмази стали випускатися з 1993 року. Їх якість була настільки високою, що ювелірам було потрібно проведення спеціальних тестів для визначення достовірності каменів. Для звичайного споживача різниця не була зовсім очевидна, тому багато компаній стали застосовувати кристали для створення розкішних прикрас.

В сучасних лабораторіях вирощують декілька видів цього синтетичного каменю: церусситы, фабулиты, стрази, сегнетоэлектрики, муассаниты. Найбільш красивим і чистим вважається кубик діоксиду цирконію, який називається «фіаніт». Він використовується в багатьох галузях промисловості, доповнює колекції модних будинків Thomas Sabo і Pandora.

Основні особливості штучно вирощених алмазів:

• низька вартість у порівнянні з натуральними каменями (ціна менше 10-15 разів);
• легкість обробки;
• відсутність прихованих дефектів, які впливають на твердість (бульбашок повітря, тріщин);
• повна імітація справжнього діаманта після ограновування.

Серед любителів красивих каменів також розділилися думки про властивості ненатурального каменя. Деякі з них вважають, що тільки справжній алмаз здатна відганяти злих духів, охороняти свого власника від псування і пристріту, допомагає йому в комерційних справах.

Штучно створені камені в останні роки розробляють відомі бренди Diamond Foundry, Helzberg s Diamond Shops і LifeGem. Цей бізнес в США вважається найбільш прибутковим і перспективним, так як шкоду для навколишнього середовища мінімальний. До того ж багато геологічні досліди доводять, що період формування алмазів в природі закінчено. Тому розробка нових родовищ скоро відійде в минуле.

Справжні алмази користуються популярністю вже кілька століть. Дорогі діаманти прикрашали царські шати і корони, передавалися у спадок і входили в золотий запас скарбниці багатьох країн. Навіть на сьогоднішній день ограновані мінерали є найкращим капіталовкладенням, яке тільки зростає в ціні кожен рік.

Перший штучний алмаз був отриманий в 1950 році шведськими вченими в лабораторії компанії ASEA. Після дослідження їх досвід повторила американська фірма General Electric в 1956 році, удосконаливши технологію. Протягом кількох десятиліть з’являлися нові способи і розробки, які дозволили змінювати колір, форму і розміри синтетичного мінералу. У 1967 році був отриманий патент на вирощування ювелірних каменів.

Історія їх отримання в Радянському Союзі починається з першого каменя, який був синтезований в Інституті фізики високих тисків в кінці 50-х років минулого століття. Але активну роботу в цьому напрямку проводить вчений В. О. Лейпунский, випустив безліч наукових праць і розрахунків ще в 1946 році.

Справжній прорив стався на початку 60-х роках минулого століття, коли молоді вчені Московської лабораторії високих тисків створили спеціальний прес. З його допомогою вдалося налагодити масштабний випуск надміцних каменів: обсяг досягав тисячу карат на добу. Всі вироблені технічні алмази використовувалися для потреб ракетобудування і машинобудування, йшли на експорт, приносячи мільярдні прибутки.

В останні роки в Росії нові технології розробляються приватними ювелірними будинками та науковими лабораторіями.

Штучні алмази, вирощені в лабораторіях провідних хімічних компаній, важко відрізнити від справжнього каменю по прозорості, блиску і яскравості. Але всі відомі методи вимагають великих капіталовкладень, є трудомісткими.

НРНТ або High Pressure, High Temperature – це найбільш поширена технологія. В основу синтетичного фіанітів вчені закладають справжні камені завбільшки в 0,5 мм. В спеціальній камері, за принципом роботи нагадує автоклав, створюється поєднання температури не менше 1400°С і тиску в 55000 атмосфер. На натуральну базу накладаються різні хімічні сполуки, пласти графіту.

Після 10 днів такого впливу виникають міцні сигма-зв’язку, з’єднання навколо основи формуються в твердий і прозорий камінь.

Ця технологія є однією з перших у вирощуванні штучних мінералів. Вона широко використовується при необхідності створення особливо міцного і гострого алмазного покриття, створення високоякісних діамантів. Всі компоненти і алмазна підкладка закладаються в спеціальні камери, які створюють вакуум. Після заповнення метаном починається вплив НВЧ-променів, добре відомих по роботі мікрохвильової печі. При високій температурі хімічні сполуки вуглецю починають розплавлятися і з’єднуватися з основою.

CVD технологія дає алмази високої якості, які за властивостями не поступаються справжнім. На їх основі розробляється технологія заміни зносостійких плат комп’ютерів, діелектриків і надтонких скальпелів в офтальмології.

Однією з останніх розробок є спосіб вибухового синтезу. Вона заснована на поєднанні різкого нагріву хімічної суміші з допомогою вибуху та подальшого заморожування отриманого мінералу. У результаті виходить синтетичний алмаз з природними властивостями, який вироблений з кристалічного вуглецю. Але висока собівартість змушує хіміків шукати нові варіанти синтезу кам’яної маси.

Серед всіх алмазів синтетичні камені займають лише 10% ринку. Недорогі кристали фіанітів застосовуються для виготовлення жіночої біжутерії. Відомі будинки моди прикрашають ними вечірні наряди, сумочки і взуття, використовують в ексклюзивному декорі.

Більше 90% штучних алмазів знаходять застосування в промисловості. Основні напрямки:

• високоточні шліфувальні верстати, інструменти для різання твердих матеріалів;
• мікроелектроніка і виготовлення комп’ютерів;
• оборонна промисловість;
• робототехніка;
• унікальні лазери для операцій на очах;
• машинобудування;
• нові верстати в металургії;
• ракетобудування.

Серед останніх досягнень – використання синтетичного алмазу для виготовлення штучного кришталика. Операції по пересадці показали, що чистота і легкість ограновування робить імплантат ідеальним для пацієнта.

Промисловість випускає синтетичний алмаз, настільки схожий на природний кристал, що для його ідентифікації потрібно ряд лабораторних тестів. Розглянемо найбільш поширені відмінності.

• Всі штучно вирощені алмази мають спеціальне клеймо. Воно повідомляє назва компанії або лабораторії, яка справила виріб.

• Для огляду краще використовувати не лупу, а потужний мікроскоп. У майстернях дефекти виявляють за допомогою спектрографа, просвічують під променями ультрафіолету.

• Справжні діаманти не реагують на електромагнітне поле. В якості методу перевірки можна використовувати цю властивість: синтетичний камінь притягається до сильного магніту.

• Якщо необхідно ідентифікувати діамант в домашніх умовах, його кладуть на білий щільний папір. При уважному розгляді стають помітні зони росту, які виникають при формуванні шару вуглецю під високим тиском.

• Природні камені створюються з найдрібніших монокристалів, тому мають однорідну структуру. Натуральні вироби при детальному розгляді під мікроскопом немов складені з безлічі мікроскопічних кристалів.

Всього за 10-15 секунд вони дозволяють з точністю до 95-98% відрізнити синтетику від натурального каменю, дають максимум інформації про якість і структуру кристала.

Про виробництві синтетичних алмазів розказано в наступному відео.